Promotorer och transkriptionsfaktorer

De DNA-sekvenser som markerar var transkriptionen börjar och de proteiner som läser av dem för att slå på eller av gener och reglera deras uttryck.

Definition

En promotor är den DNA-region som styr starten av transkriptionen av en gen; transkriptionsfaktorer är proteiner som binder till promotor- och förstärkarsekvenser för att rekrytera eller modulera RNA-polymeras, och därigenom kontrollera om och hur mycket en gen transkriberas.

Scope

Detta ämne behandlar cis-verkande DNA-element – kärnpromotorer, proximala element och distala förstärkare – samt de trans-verkande proteiner som binder till dem: allmänna transkriptionsfaktorer som krävs för att positionera polymeraset och sekvensspecifika regulatorer som aktiverar eller repressar specifika gener. Det behandlar hur dessa element och faktorer samverkar för att bestämma när och hur starkt en gen transkriberas. Den nedströmsliggande logiken för reglerkretsar utvecklas inom området genreglering.

Core questions

• Vilka sekvenselement definierar en promotor och var är de belägna?
• Hur hjälper allmänna transkriptionsfaktorer till att positionera polymeraset?
• Hur aktiverar eller repressar sekvensspecifika faktorer specifika gener?
• Hur påverkar avlägsna förstärkare transkriptionen vid en promotor?

Key theories

Kombinatorisk kontroll av transkriptionsfaktorer

En gens transkription bestäms av den specifika kombinationen av aktivatorer och repressorer bundna vid dess promotor och förstärkare, så en begränsad uppsättning faktorer kan specificera ett stort antal distinkta uttrycksmönster.

Modulära cis-regulatoriska element

Kärnpromotorer positionerar polymeraset medan separata proximala och distala element som förstärkare binder regulatoriska faktorer och verkar på avstånd, vilket gör regulatoriskt DNA modulärt och kombinerbart.

Mechanisms

Allmänna transkriptionsfaktorer samlas vid kärnpromotorn för att rekrytera och korrekt positionera RNA-polymeras, vilket bildar den basala apparaten. Sekvensspecifika transkriptionsfaktorer binder till sina målsekvenser vid promotorer och förstärkare genom DNA-bindande domäner och använder separata aktiverings- eller repressionsdomäner för att rekrytera koaktivatorer, korepressorer och kromatinmodifierande komplex. Förstärkare kan verka över långa avstånd genom att loopa det mellanliggande DNA:t så att bundna faktorer kommer i kontakt med den basala apparaten, vilket integrerar många input till en enda transkriptionsnivå.

Clinical relevance

Mutationer i promotorer, förstärkare och transkriptionsfaktorer orsakar utvecklingsstörningar och cancer, och transkriptionsfaktorer är intensivt studerade terapeutiska mål; formulerat som betydelse snarare än klinisk vägledning.

History

Analys av bakteriella och virala promotorer under 1970- och 1980-talen definierade konserverade promotorsekvenser, och kloningen av de första sekvensspecifika eukaryota transkriptionsfaktorerna etablerade den kombinatoriska, modulära synen på genkontroll som nu är standard inom molekylärbiologin.

Key figures

• Robert Tjian
• Mark Ptashne

Seminal works

• lodish2016
• alberts2014

Frequently asked questions

Vad är skillnaden mellan en promotor och en förstärkare?

En promotor är DNA:t intill startstället där polymeraset positioneras; en förstärkare är ett regulatoriskt element, ofta långt bort, som förstärker transkriptionen genom bundna faktorer.

Slår alla transkriptionsfaktorer på gener?

Nej. Vissa är aktivatorer som ökar transkriptionen, medan andra är repressorer som minskar eller blockerar den; balansen bestämmer en gens uttryck.